可分解壓裂球座表面復(fù)合膜層及球座及球座制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可分解壓裂球座表面復(fù)合膜層及球座及球座制備方法，屬于油氣田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣田開發(fā)領(lǐng)域中，為了提高單井產(chǎn)量，多級(jí)投球滑套壓裂是應(yīng)用比較廣泛的分段增產(chǎn)改造技術(shù)。在這種技術(shù)中，投球滑套系統(tǒng)為管柱內(nèi)的壓裂液提供了流向地層的通道。壓裂前，滑套處于關(guān)閉狀態(tài)；壓裂過程中通過投送壓裂球至球座，開啟滑套，打通管柱和地層之間的通道；壓裂作業(yè)完成后，壓裂球返排至地面。傳統(tǒng)球座的材料為鋼或鑄鐵，需要下鉆將球座磨銑掉，否則將影響單井生產(chǎn)效率或后續(xù)的井下作業(yè)。
[0003]由于鎂鋁合金在鹽水中的腐蝕分解速率遠(yuǎn)高于鋼或鑄鐵材料，因此采用鎂鋁合金加工成的可分解壓裂球座，在井筒一定礦化度地層水條件下可逐步分解，不但省去磨銑作業(yè)，而且還保證了大通徑的油氣流通道。在壓裂作業(yè)前，壓裂球座需在井筒內(nèi)保存完好，不能因腐蝕或沖蝕而失去承壓能力，因此需對(duì)鎂鋁合金可分解壓裂球座進(jìn)行表面防護(hù)處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可分解壓裂球座表面復(fù)合膜層。
[0005]本發(fā)明的目的還在于提供一種具有上述復(fù)合膜層的可分解壓裂球座。
[0006]本發(fā)明的目的還在于提供一種上述可分解壓裂球座的制備方法。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種可分解壓裂球座表面復(fù)合膜層，其包括微弧氧化陶瓷膜層、硬質(zhì)涂層、耐高溫聚合物涂層；
[0008]所述微弧氧化陶瓷膜層包覆于所述球座的表面；所述硬質(zhì)涂層包覆于所述微弧氧化陶瓷膜層的表面；所述耐高溫聚合物涂層包覆于所述硬質(zhì)涂層的表面。
[0009]根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合膜層，優(yōu)選地，所述微弧氧化陶瓷膜層的厚度為10-100 μmD
[0010]根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合膜層，優(yōu)選地，所述耐高溫聚合物涂層的厚度為20-50 μm。
[0011]根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合膜層，優(yōu)選地，所述耐高溫聚合物包括聚四氟乙烯、聚四氟乙烯與乙烯形成的共聚物、聚三氟氯乙烯、聚三氟氯乙烯與乙烯形成的共聚物或聚硅氧烷樹脂，并且進(jìn)一步優(yōu)選上述聚四氟乙烯、聚四氟乙烯與乙烯形成的共聚物、聚三氟氯乙烯、聚三氟氯乙烯與乙烯形成的共聚物或聚硅氧烷樹脂的分子量均不小于100萬。
[0012]根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合膜層，優(yōu)選地，所述硬質(zhì)涂層的厚度為3-50 μπι。
[0013]根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合膜層，優(yōu)選地，所述硬質(zhì)涂層為單層或多層。
[0014]根據(jù)本發(fā)明所述的復(fù)合膜層，優(yōu)選地，所述硬質(zhì)涂層包括氮化物涂層、碳氮化物涂層、碳化物涂層或類金剛石涂層；
[0015]更優(yōu)選所述氮化物包括氮化鈦、氮化鉻、氮化鋁、氮化釩、氮化鋯、氮化硅或立方氮化硼；
[0016]更優(yōu)選所述碳氮化物包括碳氮化鈦、碳氮化鉻、碳氮化鋁、碳氮化釩、碳氮化鋯或碳氮化娃；
[0017]更優(yōu)選所述碳化物包括碳化鈦、碳化鉻、碳化鋁、碳化釩、碳化鋯或碳化硅。
[0018]本發(fā)明還提供了一種可分解壓裂球座，其包括球座基體、上述可分解壓裂球座表面復(fù)合膜層，所述復(fù)合膜層包覆于所述球座基體的表面。
[0019]根據(jù)本發(fā)明所述的可分解壓裂球座，優(yōu)選地，該球座基體由鎂鋁合金制備得到。
[0020]本發(fā)明還提供了上述可分解壓裂球座的制備方法，其包括以下步驟:
[0021]a、在可分解壓裂球座表面制備微弧氧化陶瓷膜層，并采用封孔劑對(duì)膜層中的微孔進(jìn)行填充封閉處理；
[0022]b、在所述微弧氧化陶瓷膜層表面制備硬質(zhì)涂層；
[0023]C、在所述硬質(zhì)涂層的表面涂刷耐高溫聚合物涂層。
[0024]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在上述步驟a中，所述微弧氧化陶瓷膜層是采用微弧氧化法制備得到的。
[0025]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在上述步驟a中，所述封孔劑包括環(huán)氧樹脂、二氧化硅溶膠或硅酸鈉；
[0026]上述微弧氧化法為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段，本發(fā)明只是采用微弧氧化法在可分解壓裂球座的表面制備微弧氧化陶瓷膜層，本發(fā)明并沒有對(duì)微弧氧化法進(jìn)行改進(jìn)；由微弧氧化法制備得到的微弧氧化陶瓷膜層是以球座基材金屬氧化物為主的陶瓷膜層，其組成會(huì)受到球座基體合金成分及微弧氧化法的電解液成分的影響，如球座是以鎂鋁合金制成的，則微弧氧化陶瓷膜層中會(huì)含有MgO、Al2O3,如果微弧氧化法的電解液為硅酸鹽，則微弧氧化陶瓷膜層中還含有S12，如果微弧氧化法的電解液為鋁酸鹽，則微弧氧化陶瓷膜層中含有Al2O3;在本發(fā)明中，微弧氧化陶瓷膜在可分解壓裂球座表面通電氧化自然形成，微弧氧化法采用的電解液為硅酸鈉和氫氧化鈉的混合液，以該混合液的總體積計(jì)，其濃度范圍為5-25g/L ;因此，微弧氧化陶瓷膜層以MgO、A1203、S12等氧化物為主，但是本發(fā)明對(duì)其具體組分及組分的含量不作要求。
[0027]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在步驟a中，采用微弧氧化法制備得到的微弧氧化陶瓷膜層中含有微孔，該微孔為本領(lǐng)域的公知技術(shù)常識(shí)，只要采用微弧氧化法來制備微弧氧化陶瓷膜層，該陶瓷膜層中就會(huì)出現(xiàn)微孔，該微孔是由表面放電造成的；在本發(fā)明中需要對(duì)上述微孔進(jìn)行填充封閉處理，填充封閉處理技術(shù)為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段，本申請(qǐng)沒有對(duì)填充封閉處理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中使用的封孔劑為S12溶膠。
[0028]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，在步驟b中，所述硬質(zhì)涂層的制備方法包括氣相沉積法或熱噴涂法。
[0029]上述氣相沉積法、熱噴涂法為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段，本發(fā)明只是采用氣相沉積法或熱噴涂法在微弧氧化陶瓷膜層的表面制備硬質(zhì)涂層，本發(fā)明并沒有對(duì)氣相沉積法、熱噴涂法進(jìn)行改進(jìn)。
[0030]根據(jù)本發(fā)明所述的方法，在可分解壓裂球座表面制備微弧氧化陶瓷膜層的步驟之前，依現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)需要，可先對(duì)可分解壓裂球座表面進(jìn)行清洗，清洗過程為本領(lǐng)域的公知技術(shù)常識(shí)，通常清洗過程包括對(duì)可分解球座的表面進(jìn)行除油處理，之后用純水清洗球座表面并將其表面吹干。
[0031]本發(fā)明的可分解球座復(fù)合膜層由微弧氧化陶瓷膜層、硬質(zhì)涂層和耐高溫聚合物涂層構(gòu)成，其中，微弧氧化陶瓷膜層與球座基體結(jié)合強(qiáng)度高，耐腐蝕；硬質(zhì)涂層硬度大，具有良好的耐沖蝕效果；耐高溫聚合物涂層對(duì)球座起到封裝效果，可以提高球座的耐腐蝕和耐沖蝕性能。本發(fā)明的可分解壓裂球座的制備方法簡(jiǎn)便可行，可操作性好；通過本發(fā)明的可分解壓裂球座的制備方法得到的可分解壓裂球座，其在井筒內(nèi)具有良好的耐腐蝕性和抗沖蝕性會(huì)K。
[0032]本發(fā)明提供的可分解壓裂球座的制備方法在對(duì)球座形成良好保護(hù)的同時(shí)，不影響球座基材的力學(xué)性能和分解特性，可以實(shí)現(xiàn)涂層與涂層之間、涂層與基體之間的緊密結(jié)合。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的可分解壓裂球座的截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]主要附圖標(biāo)號(hào)說明
[0035]I球座基體2微弧氧化陶瓷膜層3硬質(zhì)涂層4耐高溫聚合物涂層。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下將通過具體的實(shí)施例及附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施過程和產(chǎn)生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)，但是不作為對(duì)本案可實(shí)施范圍的限定。
[0037]實(shí)施例1
[0038]本實(shí)施例提供了一種可分